テストは基板製造プロセスの重要な部分です。製造後、基板は通常、ショートやオープン回路がないことを確認するためにテストされます。すべてのコンポーネントが完全に搭載された後、基板はしばしば再度テストされ、信号の整合性とデバイスの動作を保証します。このプロセスを支援するために、基本的には、テスト装置がプローブを使用して必要なテストを実行できるように、基板上に点のスキーム - テストポイント - を持つことが非常に有益です。 基板上のテストポイントの位置は、テストのモード(裸の基板製造テスト、回路内組み立てテストなどを含む)やテストの方法(フライングプローブやベッド・オブ・ネイルズフィクスチャーを使用した自動テスト、手動テストなどを含む)を含む要因に依存します。例えば、裸の基板製造テストを実行する場合、基板は未搭載なので、テストポイントを割り当てる際にはすべてのパッドとビアが「フェアゲーム」になります。しかし、回路内組み立てテストを実行する際に使用されるテストポイントの位置は、ほぼ常に異なります。基板が搭載されると、コンポーネントのパッドへのプローブアクセスはもはや可能ではなく、コンポーネントの下のパッドやビアへのアクセスは確実に不可能です!
Altium Designerは、ベアボード製造テストおよび/またはインサーキット組立テスト用に、テストポイントを別々に割り当てることができる強力なシステムを提供し、ボードのテスト可能性を向上させます。テストポイントは手動で割り当てることも、テストポイントマネージャーダイアログを使用して、より合理化され自動化された方法で割り当てることもできます。
テストポイント戦略を考慮する
パッドやビアをテストポイントの位置として割り当てる前に、何が必要かを考えるために一歩下がって考えることは良いアイデアです。以下は、テストポイントを設計に組み込む戦略を定義する際に考慮すべきいくつかのポインターです:
- テストポイントを配置する基板の面を選択する際には、使用されるテストプロセスと関連するフィクスチャーを考慮する必要があります。例えば、基板が下側からのみ、上側からのみ、または両側からプローブされるかどうかです。
- コンポーネントの下(コンポーネントと同じ基板の面)にあるテストポイントは、通常、ベアボードテスト段階で使用されます。これは、組み立てられた基板のテストのためのテストポイントの位置を計画する際に考慮されるべきです。
- 必要に応じてビアを使用して、すべてのテストポイントを基板の一方の面にのみ配置することが望ましいです。これは、デュアル試験治具がシングル試験治具よりも高いコストを発生させるという事実によるものです。
- テストポイントのパターンが非標準で複雑であるほど、基板をテストするための治具を構成するコストが高くなります。最良の哲学は、一般的なテスタビリティを実現する方法論を開発することです。洗練された適応可能なテストポイントポリシーは、異なる設計を効率的かつコスト効果的にテストすることを可能にします。
- 設計のビアテンティング要件には慎重な検討が必要です。テストポイント指定ビアのテンティングは、テストプローブの接触を効果的にブロックします。液体フォトイメージャブル(LPI)はんだマスクを使用した部分的なテンティングも、マスク液がビア穴を通って流れ出る傾向があるため、接触問題を引き起こします。剥がせるはんだマスクは、指定されたビアの一時的なテンティングに使用されることがありますが、これはしばしばかなりのコストがかかることがあります。
- テストポイントを指定する際に特定の設計パラメーターが考慮されるように、製造および組み立て業者と密接に相談してください。これには、通常の配置およびルーティングクリアランスよりも厳しい可能性があるテストポイント間のクリアランスやテストポイントからコンポーネントまでのクリアランスが含まれる場合があります。
以下のセクションでは、製造および組み立てテストについて、特定のテストポイントの制約と各々に関連する考慮事項を詳しく見ていきます。
製造テスト
製造テストは、プリント基板が組み立て段階の前、つまりどのコンポーネントも基板に配置されていない製造のプレアセンブリフェーズでのテストに関連しています。そのため、しばしばベアボードテストと呼ばれます。このテスト方法は、通常、ネットごとのテストを実行するためにフライングプローブデバイスの使用を含みます。基本的に、2つのプローブが協調して動作するようにプログラムされ、一方がネットを通じて信号をパルスし、もう一方がその信号の存在(または不在)を検出します。
ベアボード製造テストのための2つの一般的なテストシナリオは以下の通りです:
- 意図的な端から端までの連続した銅が、オープンサーキットなしで(最大許容インピーダンス閾値の下で)クリーンな信号を運ぶことを確認するテスト。
- ネットが互いにショートしていないことを確認するテスト。
テストポイントの配置制約
- 専用のテストポイントパッド/ビアは、製造テストのために通常必要ありません。基板にまだコンポーネントが搭載されていないため、プローブはコンポーネントパッドに自由にアクセスできます。この段階ではパッドがはんだマスクから通常は自由であるため、テストポイントは典型的にパッド自体に直接配置されます。
- フライングプローブテストはグリッドによって制約されません。フライングプローブ装置はかなり正確な位置を特定できる能力があります。
- 各位置ペアは、プローブヘッドの物理的なボディサイズのために、最小分離距離によって制約されます。
組み立てテスト
組み立てテストは、製造の組み立て後の段階、つまり、関連する部品表(BOM)に指定されたすべてのコンポーネントでプリント基板が搭載された後に行われるテストを指します。そのため、しばしばインサーキットテストや電気テストとして言及されます。このテスト方法は、通常(しかし限定されるわけではありませんが!)手動で設定されたベッド・オブ・ネイルズフィクスチャーの使用を含みます。治具を使用して行われるテストの種類によっては、基板が電源を入れられるかもしれませんし、入れられないかもしれません。
インサーキット組み立てテストのための2つの一般的なテストシナリオは以下の通りです:
- 各ネット(または関心のあるネット)ごとに専用のテストポイントを同時にプローブします。これは、各プローブを個別にパルス信号を通して、他のすべてのプローブによる信号受信結果を検出することによって行われます。
- デバイス自体が適切に動作していることを確認するために、特定のコンポーネント/バスをテストします。これらは、さまざまなテスト方法を使用して実施できる特殊なテストです。最も単純なケースでは、ベッド・オブ・ネイルズフィクスチャを使用してコンポーネントパッド間でテストを行うことができます。
パッドとビアのテストポイントサポート
Altium Designerはテストポイントの完全なサポートを提供し、製造および/または組み立てテストでテストポイントの場所として使用するために、パッド(スルーホールまたはSMD)および/またはビアを指定することができます。パッドまたはビアは、その関連するテストポイントのプロパティを設定し、次の2つの重要な質問に答えることによって、テストポイントとして使用するために指名されます:
- パッド/ビアを製造および/または組み立てテストポイントとして使用すべきですか?
- パッド/ビアをテストポイントとして使用するボードのどちら側 - トップ、ボトム、または両方?
これらのプロパティは、デザインスペースでパッド(パッドのプロパティを参照)またはビア(ビアのプロパティを参照)のオブジェクトが選択されたときに、プロパティパネルで見つけることができます。
選択されたパッドまたはビアがテストポイントとして使用されることが、プロパティパネルで利用可能な関連オプションを通じて指定されます。
プロセスを合理化し、パッド/ビアのテストポイントプロパティを手動で設定する必要性を軽減するために、Altium Designerは定義された設計ルールに基づいて自動的にテストポイントを割り当てる方法を提供し、テストポイントマネージャーを使用します。この自動割り当ては、各ケースのパッド/ビアに関連するテストポイントプロパティを設定します。また、テストポイントを手動で指定するオプションもあります - 本質的に、個々のパッド/ビアレベルで手作業を行うことで、ボードに使用されるテストポイントスキームを完全に制御できます。 ソフトウェアのSummer 09リリース以前に作成されたPCBデザインを開くとき、有効にされたテストポイントオプションは製造テストポイントオプションとして有効になります。
テストポイント設計ルール
PCB設計の制約は、磨き上げられた一連の設計ルールとして考え出され、実装されるべきです。定義されたすべてのテストポイントにアクセスし、ベアボードおよび/またはインサーキットテストの一部として使用できる成功したテストポイントスキームを実装するには、制約を設ける必要があります。この目的のために、以下のルールタイプはPCBエディタの設計ルールシステムの一部として定義可能です:
PCBルールと制約エディタダイアログ(設計 » ルール)から、これらのタイプのルールをアクセスして定義します。
製造テストポイントおよび組立テストポイントとして使用できるパッドやビアを制約し、どのネットにテストポイントが必要かを定義するための別々の設計ルール。
テストポイントのスタイルと使用ルールは、制約の点で、製造テストと組立テストの2つのテストモード間で同一です。スタイルルールは、テストポイントの位置として選択されるためにパッドやビアが満たすべき制約を具体的に指定します。使用ルールは、どのネットにテストポイントが必要かを指定します。
テストポイントの使用(上)とテストポイントのスタイル(下)のルールに対するデフォルトの制約。
スタイルルールを定義する際、ルールスコープヘルパー領域で利用可能なオプションを使用して、テストポイントの考慮に対して正確なパッドおよび/またはビアオブジェクトをターゲットにしたルールスコープを迅速に作成できます。
テストポイントの設計ルールは、テストポイントマネージャー、オートルーター、オンラインおよびバッチDRCプロセス、および出力生成中にも使用されます。
デフォルトの製造および組立テストポイントスタイルとテストポイント使用ルールが存在します。これらのルールがボードの要件を満たしているかどうかを確認し、必要に応じて変更を加えるべきです。同じタイプの複数のルールが必要な場合は、設計ルールの優先度を利用して、より具体的なスコープを持つルールが最初に適用されるようにします(例えば、DRCを実行するときなど)。
テストポイントマネージャーがテストポイントを正常に割り当てるためには、スコープが全て
のテストポイントスタイルルールが少なくとも一つ存在する必要があります。
ソフトウェアのSummer 09リリース以前に作成されたPCBデザインを開いたり、設計ルールをインポートした場合、テストポイントスタイルルールは製造テストポイントスタイルルールに、テストポイント使用ルールは製造テストポイント使用ルールになります。
テストポイントの管理
テストポイントを手動で割り当てる作業は、煩雑で骨の折れる作業であり、特に数百のコンポーネントが搭載された複雑なボード(両面にわたって)ではさらにそうです。ボード設計におけるテストポイントの効率的な管理を実現するために、Altium DesignerはPCBエディタにテストポイントマネージャーを装備しています。テストポイントマネージャーを使用すると、定義された設計ルールに基づいて、ベアボード製造テストおよび/またはインサーキット組み立てテストのためのテストポイントを自動的に割り当てることができます。この自動割り当ては、各ケースのパッド/ビアに関連するテストポイントのプロパティを設定します。 ツール » テストポイントマネージャーコマンドを選択することでアクセスできます。これは、メインメニューから行います。 製造および組立てのテストポイント要件をテストポイントマネージャーを使用して迅速かつ効率的に管理します。
ダイアログを使用して、便利な1か所からテストポイントを自動的に割り当てたり、クリアしたりします。設計内のすべてのネットのリストがテストポイントネットステータス領域に提供され、ベアボード製造およびインサーキット組み立てテストの両方に対するテストポイントカバレッジを示すステータス - 完了
または未完了
- が表示されます。製造テストポイントまたは組立テストポイントボタンをクリックするか、グリッド内を右クリックして、そのタイプのテストポイントを割り当てたりクリアしたりするコマンドにアクセスします。ダイアログの上部領域でネットを手動で選択して、テストポイントを選択的に割り当てたりクリアしたりすることができることに注意してください。
設計内のいくつかまたはすべてのネットにテストポイントを割り当てる場合、テストポイントマネージャーは、製造および組立テストポイントに定義されたスタイルと使用ルールに従います。有効なオブジェクトが検索される順序を確認するには、検索順序ボタンをクリックしてください。
検索順序リスト内のエントリを右クリックし、フローティングメニューコマンドを使用するか、Shift+上矢印 および Shift+下矢印 のショートカットを使用してリスト内で上下に移動することで、順序を変更できます。 ネットに割り当てられたテストポイントが適用可能なテストポイント設計ルールに違反している場合、テストポイントマネージャー ダイアログの テストポイントネットステータス 領域で 違反
と表示されます。割り当てられたテストポイントの有効性を確認するために、PCBエディタのデザインルールチェック機能を使用してください。
ステータスサマリー領域は、テストモードの両方におけるボードのテストポイントの状態に関する完全な要約を提供します。この領域は、割り当てまたはクリアアクションが実行されるたびに更新されます。より詳細な情報が必要な場合は、割り当て結果領域を使用してください。これにより、例えば、割り当て/クリアランスに関わる上部/下部のパッド/ビアの数や、失敗の指示などの詳細が提供されます。
テストポイントの有効性の確認
PCBエディタの設計ルールチェック(DRC)機能の一部として、定義された製造および組み立てのテストポイントルールに従います。オンラインおよび/またはバッチDRCチェックは、設計ルールチェッカーダイアログ(ツール » 設計ルールチェック)内から、さまざまなルールタイプに対して有効にすることができます。
オンラインまたはバッチDRCプロセスの一部としてテストポイント設計ルールを含めます。
テストポイント関連のクエリフィールド
デザインで割り当てられるさまざまな製造および組み立てテストポイントをサポートするために、論理的なクエリ式を使用してテストポイントを対象とする際に使用できる以下のキーワードがあります。以下の各項目は、PCB機能 - フィールドカテゴリーで、クエリヘルパーを使用する際に見つけることができます:
IsAssyTestpoint
- 組み立てテストポイントです。
IsFabTestpoint
- 製造テストポイントです。
IsTestpoint
- トップまたはボトム側のテストポイントですか?
Testpoint
- トップまたはボトム側のテストポイントですか?
TestpointAssy
- 組み立てテストポイントですか?
TestpointAssyBottom
- ボトム側の組み立てテストポイントですか?
TestpointAssyTop
- トップ側の組み立てテストポイントですか?
TestpointBottom
- ボトム側のテストポイントですか?
TestpointFab
- 製造テストポイントですか?
TestpointFabBottom
- ボトム側の製造テストポイントですか?
TestpointFabTop
- トップ側の製造テストポイントですか?
TestpointTop
- トップ側のテストポイントですか?
必要に応じて、設計内のテストポイントを対象として返すための論理式を作成します。製造および組み立てのテストポイントを対象とした論理クエリ式の例は以下の通りです:
(ObjectKind = 'Pad') And (TestpointAssy = 'True')
組み立てテストポイントである全てのパッドを対象とします。
IsPad And (TestpointAssyTop = 'True')
上面組み立てテストポイントである全てのパッドを対象とします。
(ObjectKind = 'Pad') And (TestpointFab = 'True')
製造テストポイントである全てのパッドを対象とします。
((IsPad Or IsVia)) And (TestpointAssy = 'True')
組み立てテストポイントである全てのパッドとビアを対象とします。
((IsPad Or IsVia)) And IsFabTestpoint
製造テストポイントである全てのパッドとビアを対象とします。
テストポイントレポートの生成
Altium Designerには、製造および組立てのテストポイントレポートを生成するための専用レポートジェネレータが含まれています。これら2つのレポートジェネレータは、設計内のパッドとビアのプリミティブに関連するテストポイントのプロパティを利用します。
製造テストポイントレポートは、パッドとビアの製造テストポイント設定のみを使用します。組立てテストポイントレポートは、組立てテストポイント設定のみを使用します。
レポートは2つの方法で生成できます:
- PCBドキュメント内から直接、ファイル » 製造出力 » テストポイントレポートおよびファイル » 組立て出力 » テストポイントレポートコマンドを使用して。
- Output Job Configurationファイル(
*.OutJob
)で定義された適切に設定された出力を使用して。
自己完結型で多機能な出力ジョブ設定ファイル内に、製造および組立てのテストポイントレポート出力を含め、設定します。定義されたら、ボタンを押すだけでレポートを取得できます!
レポートを生成する方法に関わらず、レポートオプション自体は同じダイアログで定義されます。製造テストポイントレポートの場合、これには製造テストポイント設定ダイアログが関与します。組立テストポイントレポートの場合は、組立テストポイント設定ダイアログが使用されます。これらのダイアログ間でレポートオプションは同一です。
関連するレポート設定ダイアログを使用して、生成されるファイル形式を含むレポートオプションを定義します。
テストポイント設定ダイアログでPCBから直接出力を生成する際に定義される設定は、Output Job Configurationファイル内の同じ出力タイプに定義された設定とは異なり、独立しています。前者の場合、設定はプロジェクトファイルに保存されますが、後者の場合はOutput Jobファイルに保存されます。
座標位置ダイアログの領域のオプションにより、すべてのレポート形式でのテストポイントの位置を絶対基板原点、または現在の基板原点に対して相対的にエクスポートすることができます。
すべてのテストポイントレポートタイプは、組み込み基板アレイをサポートしています。複数の組み込み基板アレイを含むPCBドキュメントからエクスポートされた場合、複数のIPC-D-356Aネットリストファイルが生成されます。
IPC-D-356Aネットリストファイルの役割
テストポイントレポート出力フォーマットの3つのフレーバーの1つは、IPC-D-356Aネットリストファイルです。このファイルは通常、ベアボード製造テストモードを対象として使用されます。IPCファイルは、フライングプローブテスト装置を駆動するコマンドに後処理されます。
IPC-D-356Aファイルで特定された機能がテストポイントの位置として特定されているかどうかにかかわらず、基板製造業者は一般的にファイルデータを使用して、彼らが望むどのようなタイプのテストでも実現できますが、状況やファイルの内容によっては、それを行うためにいくらかの手動介入が必要になる場合があります。